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孔是箱体、支架、套筒、环、盘类零件上的重要表面，也是机械加工中经常遇到的表面。在加工精度和表面粗糙度要求相同的情况下，加工孔比加工外圆面困难，生产率低，成本高。

这是因为：1）孔加工所用刀具的尺寸受被加工孔尺寸的限制，刚性差，容易产生弯曲变形和振动；2）用定尺寸刀具加工孔时，孔加工的尺寸往往直接取决于刀具的相应尺寸，刀具的制造误差和磨损将直接影响孔的加工精度；3）加工孔时，切削区在工件内部，排屑及散热条件差，加工精度和表面质量都不易控制。

孔的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔、孔的光整加工等。下面小编为您详细介绍几种孔加工工艺，破解孔加工难题。

一、钻孔与扩孔

1. 钻孔 

钻孔是在实心材料上加工孔的第一道工序，钻孔直径一般小于 80mm 。钻孔加工有两种方式：一种是钻头旋转；另一种是工件旋转。上述两种钻孔方式产生的误差是不相同的，在钻头旋转的钻孔方式中，由于切削刃不对称和钻头刚性不足而使钻头引偏时，被加工孔的中心线会发生偏斜或不直，但孔径基本不变；而在工件旋转的钻孔方式中则相反，钻头引偏会引起孔径变化，而孔中心线仍然是直的。

常用的钻孔刀具有：麻花钻、中心钻、深孔钻等，其中最常用的是麻花钻，其直径规格为 Φ0.1-80mm。

中心钻和定心钻

由于构造上的限制，钻头的弯曲刚度和扭转刚度均较低，加之定心性不好，钻孔加工的精度较低，一般只能达到 IT13～IT11；表面粗糙度也较大， Ra 一般为 50~12.5μm；但钻孔的金属切除率大，切削效率高。钻孔主要用于加工质量要求不高的孔，例如螺栓孔、螺纹底孔、油孔等。对于加工精度和表面质量要求较高的孔，则应在后续加工中通过扩孔、铰孔、镗孔或磨孔来达到。

2. 扩孔

扩孔是用扩孔钻对已经钻出、铸出或锻出的孔作进一步加工，以扩大孔径并提高孔的加工质量，扩孔加工既可以作为精加工孔前的预加工，也可以作为要求不高的孔的最终加工。扩孔钻与麻花钻相似，但刀齿数较多，没有横刃。

与钻孔相比，扩孔具有下列特点：（1）扩孔钻齿数多（3~8个齿）、导向性好，切削比较稳定；（2）扩孔钻没有横刃，切削条件好；（3）加工余量较小，容屑槽可以做得浅些，钻芯可以做得粗些，刀体强度和刚性较好。扩孔加工的精度一般为 IT11~IT10 级，表面粗糙度Ra为12.5~6.3μm。扩孔常用于加工直径小于 的孔。在钻直径较大的孔时（D ≥30mm ），常先用小钻头（直径为孔径的 0.5~0.7 倍）预钻孔，然后再用相应尺寸的扩孔钻扩孔，这样可以提高孔的加工质量和生产效率。

扩孔除了可以加工圆柱孔之外，还可以用各种特殊形状的扩孔钻（亦称锪钻）来加工各种沉头座孔和锪平端面示。锪钻的前端常带有导向柱，用已加工孔导向。

二、铰孔

铰孔是孔的精加工方法之一，在生产中应用很广。对于较小的孔，相对于内圆磨削及精镗而言，铰孔是一种较为经济实用的加工方法。

1. 铰刀

铰刀一般分为手用铰刀及机用铰刀两种。手用铰刀柄部为直柄，工作部分较长，导向作用较好，手用铰刀有整体式和外径可调整式两种结构。机用铰刀有带柄的和套式的两种结构。铰刀不仅可加工圆形孔，也可用锥度铰刀加工锥孔。

2. 铰孔工艺及其应用

铰孔余量对铰孔质量的影响很大，余量太大，铰刀的负荷大，切削刃很快被磨钝，不易获得光洁的加工表面，尺寸公差也不易保证；余量太小，不能去掉上工序留下的刀痕，自然也就没有改善孔加工质量的作用。一般粗铰余量取为0.35~0.15mm，精铰取为 01.5~0.05mm。

为避免产生积屑瘤，铰孔通常采用较低的切削速度（高速钢铰刀加工钢和铸铁时，v ＜8m/min）进行加工。进给量的取值与被加工孔径有关，孔径越大，进给量取值越大，高速钢铰刀加工钢和铸铁时进给量常取为 0.3~1mm/r。

铰孔时必须用适当的切削液进行冷却、润滑和清洗，以防止产生积屑瘤并及时清除切屑。与磨孔和镗孔相比，铰孔生产率高，容易保证孔的精度；但铰孔不能校正孔轴线的位置误差，孔的位置精度应由前工序保证。铰孔不宜加工阶梯孔和盲孔。

铰孔尺寸精度一般为 IT9～IT7级，表面粗糙度Ra一般为 3.2~0.8 μm。对于中等尺寸、精度要求较高的孔（例如IT7级精度孔），钻—扩—铰工艺是生产中常用的典型加工方案。

三、镗孔

镗孔是在预制孔上用切削刀具使之扩大的一种加工方法，镗孔工作既可以在镗床上进行，也可以在车床上进行。

1. 镗孔方式

镗孔有三种不同的加工方式。

（1）工件旋转，刀具作进给运动 

在车床上镗孔大都属于这种镗孔方式。工艺特点是：加工后孔的轴心线与工件的回转轴线一致，孔的圆度主要取决于机床主轴的回转精度，孔的轴向几何形状误差主要取决于刀具进给方向相对于工件回转轴线的位置精度。这种镗孔方式适于加工与外圆表面有同轴度要求的孔。

（2）刀具旋转，工件作进给运动 

镗床主轴带动镗刀旋转，工作台带动工件作进给运动。

（3）刀具旋转并作进给运动 

采用这种镗孔方式镗孔，镗杆的悬伸长度是变化的，镗杆的受力 变形也是变化的，靠近主轴箱处的孔径大，远离主轴箱处的孔径小，形成锥孔。此外，镗杆悬伸长度增大，主轴因自重引起的弯曲变形也增大，被加工孔轴线将产生相应的弯曲。这种镗孔方式只适于加工较短的孔。

2. 金刚镗

与一般镗孔相比，金刚镗的特点是背吃刀量小，进给量小，切削速度高，它可以获得很高的加工精度（IT7～IT6）和很光洁的表面（Ra为 0.4~0.05 μm）。金刚镗最初用金刚石镗刀加工，现在普遍采用硬质合金、CBN和人造金刚石刀具加工。主要用于加工有色金属工件，也可用于加工铸铁件和钢件。

金刚镗常用的切削用量为：背吃刀量预镗为 0.2~0.6mm，终镗为0.1mm ；进给量为 0.01~0.14mm/r ；切削速度加工铸铁时为100~250m/min ，加工钢时为150~300m/min ，加工有色金属时为 300~2000m/min。

为了保证金刚镗能达到较高的加工精度和表面质量，所用机床（金刚镗床）须具有较高的几何精度和刚度，机床主轴支承常用精密的角接触球轴承或静压滑动轴承，高速旋转零件须经精确平衡；此外，进给机构的运动必须十分平稳，保证工作台能做平稳低速进给运动。

金刚镗的加工质量好，生产效率高，在大批大量生产中被广泛用于精密孔的最终加工，如发动机气缸孔、活塞销孔、机床主轴箱上的主轴孔等。但须引起注意的是：用金刚镗加工黑色金属制品时，只能使用硬质合金和CBN制作的镗刀，不能使用金刚石制作的镗刀，因金刚石中的碳原子与铁族元素的亲和力大，刀具寿命低。

3. 镗刀

镗刀可分为单刃镗刀和双刃镗刀。

双刃镗刀

4. 镗孔的工艺特点及应用范围

镗孔和钻—扩—铰工艺相比，孔径尺寸不受刀具尺寸的限制，且镗孔具有较强的误差修正能力，可通过多次走刀来修正原孔轴线偏斜误差，而且能使所镗孔与定位表面保持较高的位置精度。

镗孔和车外圆相比，由于刀杆系统的刚性差、变形大，散热排屑条件不好，工件和刀具的热变形比较大，镗孔的加工质量和生产效率都不如车外圆高。

综上分析可知， 镗孔的加工范围广，可加工各种不同尺寸和不同精度等级的孔，对于孔径较大、尺寸和位置精度要求较高的孔和孔系，镗孔几乎是唯一的加工方法。镗孔的加工精度为 IT9～IT7级。镗孔可以在镗床、车床、铣床等机床上进行，具有机动灵活的优点，生产中应用十分广泛。在大批大量生产中，为提高镗孔效率，常使用镗模。

四、珩磨孔

1. 珩磨原理及珩磨头

珩磨是利用带有磨条（油石）的珩磨头对孔进行光整加工的方法。珩磨时，工件固定不动，珩磨头由机床主轴带动旋转并作往复直线运动。珩磨加工中，磨条以一定压力作用于工件表面，从 工件表面上切除一层极薄的材料，其切削轨迹是交叉的网纹。为使砂条磨粒的运动轨迹不重复，珩磨头回转运动的每分钟转数与珩磨头每分钟往复行程数应互成质数。

珩磨轨迹的交叉角 与珩磨头的往复速度 及圆周速度 有关， 角的大小影响珩磨的加工质量及效率，一般粗珩时取 °，精珩时取。为了便于排出破碎的磨粒和切屑，降低切削温度，提高加工质量，珩磨时应使用充足的切削液。

为使被加工孔壁都能得到均匀的加工，砂条的行程在孔的两端都要超出一段越程量。为保证珩磨余量均匀，减少机床主轴回转误差对加工精度的影响，珩磨头和机床主轴之间大都采用浮动连接。

珩磨头磨条的径向伸缩调整有手动、气动和液压等多种结构形式。

2. 珩磨的工艺特点及应用范围

1）珩磨能获得较高的尺寸精度和形状精度，加工精度为 IT7~IT6 级，孔的圆度和圆柱度误差可控制在 的范围之内，但珩磨不能提高被加工孔的位置精度。

2）珩磨能获得较高的表面质量，表面粗糙度Ra为 0.2~0.25μm ，表层金属的变质缺陷层深度极微2.5~25μm。

3）与磨削速度相比，珩磨头的圆周速度虽不高（vc=16~60m/min），但由于砂条与工件的接触面积大，往复速度相对较高(va=8~20m/min)，所以珩磨仍有较高的生产率。

珩磨在大批大量生产中广泛用于发动机缸孔及各种液压装置中精密孔的加工，并可加工长径比大于10的深孔。但珩磨不适用于加工塑性较大的有色金属工件上的孔，也不能加工带键槽的孔、花键孔等。

五、拉孔

1. 拉削与拉刀

拉孔是一种高生产率的精加工方法，它是用特制的拉刀在拉床上进行的。拉床分卧式拉床和立式拉床两种，以卧式拉床最为常见。

拉削时拉刀只作低速直线运动（主运动）。拉刀同时工作的齿数一般应不少于3个，否则拉刀工作不平稳，容易在工件表面产生环状波纹。为了避免产生过大的拉削力而使拉刀断裂，拉刀工作时，同时工作刀齿数一般不应超过6~8个。

拉孔有三种不同的拉削方式，分述如下：

1）分层式拉削 

这种拉削方式的特点是拉刀将工件加工余量一层一层顺序地切除。为了便于断屑，刀齿上磨有相互交错的分屑槽。按分层式拉削方式设计的的拉刀称为普通拉刀。

2）分块式拉削 

这种拉削方式的特点是加工表面的每一层金属是由一组尺寸基本相同但刀齿相互交错的刀齿（通常每组由2-3个刀齿组成）切除的。每个刀齿仅切去一层金属的一部分。按分块拉削方式设计的拉刀称为轮切式拉刀。

3）综合式拉削 

这种方式集中了分层及分块式拉削的优点，粗切齿部分采用分块式拉削，精切齿部分采用分层式拉削。这样既可缩短拉刀长度，提高生产率，又能获得较好的表面质量。按综合拉削方式设计的拉刀称为综合式拉刀。

2. 拉孔的工艺特征及应用范围

1）拉刀是多刃刀具，在一次拉削行程中就能顺序完成孔的粗加工、精加工和光整加工工作，生产效率高。

2）拉孔精度主要取决于拉刀的精度，在通常条件下，拉孔精度可达 IT9~IT7，表面粗糙度Ra可达 6.3~1.6 μm。

3）拉孔时，工件以被加工孔自身定位（拉刀前导部就是工件的定位元件），拉孔不易保证孔与其它表面的相互位置精度；对于那些内外圆表面具有同轴度要求的回转体零件的加工，往往都是先拉孔，然后以孔为定位基准加工其它表面。

4）拉刀不仅能加工圆孔，而且还可以加工成形孔，花键孔。

5）拉刀是定尺寸刀具，形状复杂，价格昂贵，不适合于加工大孔。

拉孔常用在大批大量生产中加工孔径为 Ф10~80mm 、孔深不超过孔径5倍的中小零件上的通孔。

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各种机械加工的「加减法」

上到航天器，下到咖啡壶，你知道它们的零件是怎么做出来的吗？一组动图，带你了解机械加工的“加减法”。

车削加工

一言不合就车珠子？这“车”指的就是车削加工了。车削的关键在于，要让需要加工的工件旋转起来，然后再让直线移动的刀具靠近它们，对工件表面进行雕琢。

首先，工件被卡盘固定在机床上，接下来，工件在电机的带动下进行高速转动，转速可以按照我们对加工的要求人为控制。然后，就可以开始控制刀具在工件表面进行雕琢，这被称为“走刀”。

常见的车刀往往是用高速钢或硬质合金制成，近几年市面上陶瓷刀具和人造金刚石刀具也用的很广泛。

不同形状的车刀可以满足各种加工要求：

除了外表面，车削中使用镗刀还可以在工件已经有孔的地方，对内表面进行精加工。

铣削加工

说完了“车”，“铣”又是啥？其实，它还是利用旋转的加工方式，只不过这回轮到铣刀来旋转了。

传统的铣削加工有两种相对运动方式，一种就是像上图这样，被加工的工件固定不动，完全依靠铣刀坐上来自己动旋转和平移；而另一种如下图所示，铣刀单纯做旋转运动，工件可以沿着前后、左右、上下三个方向移动。

铣刀是一种多刃刀具，在每一转的铣削加工中，铣刀每个刀刃只参与一次切削，其余时间停歇有利于散热。这样一来，比起单刃的车刀，铣刀的切削效率也更高。不同形状的铣刀可以完成各种平面、台阶面、凹槽、腔体的加工。

数控机床

数控机床这个词似乎总会和“汽车维修”、“挖掘机”之类的东西并列出现，它到底是什么玩意儿？

我们说的普通机床，在加工操作时很大程度要依靠手动，比如调整工件的转速，就需要手动挂挡主轴箱上的推杆。而数控机床就是把这些操作全都变成了“自动挡”。数控机床在实际加工前，会先通过 CAD 软件进行计算机辅助设计的制图，再通过 CAM 软件模拟整个加工过程。一切确认无误后，把编制好的加工程序导入到数控机床中，安装好工件，闭合好保护舱门，之后只要等待数控机床自动进行加工，就可以得到想要的零件啦。

传说中的数控机床

而光是自动加工还不算什么，数控机床还可以加上刀库，升级成“加工中心”。加工中心可以让我们在几十种刀具之间进行切换，一会儿车削，一会儿铣削，一会儿再磨削……全都能搞定！工件一直都固定在夹具上，基点不需要转移，因此更换加工方式也不会影响到加工的精度。

要什么刀？随便选！加工中心的刀库与换刀过程

看了半天全是简单造型，感觉不过瘾？下面就来个更高级的：

头盔也能做

这个头盔的加工用到了“5轴铣削加工”，这一次，工件和铣刀的运动方式都更加灵活了。

5轴加工是机械切削方式中最先进的加工方式。在数控机床中，共有6条坐标轴：3 个方向的直线轴 XYZ， 以及相应的3个旋转轴 ABC（如下图）。“3轴”的机床机床只能让工件和刀具在三个方向上平移，它用来处理一些基础形状的表面；“4轴”则是在XYZ的基础上增加了一个方向的旋转轴，这样可以切削一些不太复杂的曲面；而到了“5轴”，就有两个方向的旋转轴可以进行联动，这就可以处理相当复杂的曲面了。

数控机床坐标系，在三个方向的直线运动之外，还加入了不同方向的旋转。

刨削加工

刨削加工的工作原理一目了然，简单的往返运动，与车削、铣削相比生产效率极低，但是也因为设备和工具结构简单使用方便，目前还在用于粗糙处理工件的表面。

磨削加工

磨削加工是利用砂轮、砂带之类的磨具对工件表面进行切削加工。在现今的加工中，磨削头已经可以很成熟地集成到数控铣床的加工中心内。

激光“打印”

看完了切割削磨的减法，这次轮到做“加法”了。与传统铸造不同，图中显示的是一种适用于金属零件加工的3D打印——选择性激光熔融（SLM）。

平时经常能看到的3D打印方式主要是熔融沉积成型和光固化成型，前者将热熔塑料层层堆砌，而后者则将液态光敏树脂用特定光线逐层照射，形成所需的固化结构。

不过，这两种方法并不适合加工金属。要想3D打印出金属零件，需要使用金属粉末，和足以让它们结合在一起的激光。如上图所示，在一个铺满金属粉末的槽内，计算机控制着一束大功率的二氧化碳激光选择性地扫过金属粉末表面。在激光所到之处，表层的金属粉末完全熔融结合在一起，而没有照到的地方依然保持着粉末状态。整个过程都需要在一个充满惰性气体的密封舱内进行。

当“切片”的一层扫描完成后，下降台会带动已经固化的半成品下降一层，然后刮平器把表面刮平好让金属粉末均匀铺开。在新一层的金属粉末表面，激光器再度开始扫描照射，新固化的一层又会牢固地熔覆在上一层上。等整个零件制造完成后，下降台就带着零件从粉末堆中升起来：

选择性激光熔融技术由选择性激光烧结（SLS）衍生而来，它使用纯金属粉末，不需要粘结剂参与，而且只需要一次烧结，因此可以得到性能更优的零件。

选择性激光熔融（SLM）成型的金属零件

金属沉积

这一次，铺满金属粉末的大箱子也可以省去了。这种更为先进便捷的金属3D打印技术就是直接金属沉积工艺（Direct Metal Deposition）。它与“挤奶油”式的熔融沉积有些相似，但喷出的是金属粉末。喷嘴在喷出金属粉末材料的同时，还会一并提供高功率激光以及惰性气体保护。这样不会受到金属粉末箱尺寸的局限，能直接制造出更大体积的零部件，而且也很适合对局部破损的精密零件进行修复。

直接金属沉积加工，喷头示意图

而且，用这种方法制造零件，也可以在“堆积”的途中方便地切换到数控铣削进行高精度的加工处理，这两者的自由切换让金属材质零件能够同时保证空间复杂度和表面高精度。

这些新型快速成型技术最大的意义在于“设计制造一体化”，不再需要繁琐的流程，在很短时间内就可以把想法变成实物。不同“加法”与“减法”工艺的结合，不仅简化了制作流程，而且更能节约材料与能源。在科幻电影《机械公敌》中，威尔史密斯的座驾奥迪RSQ轿车就是快速成型技术的体现。它的车身由德国库卡公司的一个工业机器人利用快速成型技术一次性制成。

电影纯属虚构，但这车身可是真实加工工艺的产物。

来源：金属加工（mw1950pub）、转自：，如有侵权请联系我们。

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